(57)【要約】【課題】内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することが可能な洗浄方法および洗浄装置を提供する。【解決手段】ライデンフロスト現象の作用により被洗浄面に付着した異物を除去する異物除去工程を、洗浄液を噴射インターバルＴ２毎に噴射継続時間Ｔ１だけ複数回噴射して供給する洗浄液間歇噴射工程と、被洗浄面に形成された蒸気層を介して洗浄液が被洗浄面に沿って液滴の状態で流動する状態を発生させる液滴流動状態形成工程と、被洗浄面に付着した異物を液滴によって捕集する異物捕集工程と、異物を捕集した液滴を洗浄液が気化した蒸気の流れによって移動させることにより洗浄対象部位から排除する液滴移動工程とで構成し、洗浄液間歇噴射工程において、先行して供給された洗浄液についての流動状態形成工程、異物捕集工程および液滴移動工程が完了した後に、後続して供給される洗浄液を噴射する。【選択図】図６
2010284572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄方法であって、
少なくとも前記洗浄対象部位の被洗浄面の表面温度が前記洗浄液についてライデンフロスト現象が発生する温度に加熱された被洗浄ワークの前記洗浄対象部位に前記洗浄液を供給し、前記加熱された被洗浄面に前記洗浄液が接触して生じるライデンフロスト現象の作用により前記被洗浄面に付着した異物を除去する異物除去工程を含み、
前記異物除去工程は、前記洗浄対象部位に対して前記洗浄液を予め設定された噴射インターバル毎に複数回噴射して供給する洗浄液間歇噴射工程と、前記被洗浄面に接触した洗浄液の一部が気化することにより前記被洗浄面に形成された蒸気層を介して前記洗浄液が前記被洗浄面に沿って液滴の状態で流動する状態を発生させる液滴流動状態形成工程と、前記被洗浄面に付着した前記異物を前記液滴によって捕集する異物捕集工程と、前記異物を捕集した液滴を前記洗浄液が気化した蒸気の流れによって移動させることにより前記洗浄対象部位から排除する液滴移動工程とを含み、
前記洗浄液間歇噴射工程において、先行して供給された洗浄液についての前記流動状態形成工程、異物捕集工程および液滴移動工程が完了した後に、後続して供給される前記洗浄液が噴射されるように、前記噴射インターバルを設定することを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
前記狭隘部は前記被洗浄ワークの表面に開孔した止まり穴の内部であり、前記止まり穴の外部から前記被洗浄面へ洗浄液を噴射して供給することを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記洗浄対象部位の洗浄に用いられて前記開孔から排出される洗浄液をこの開孔に近接して設けられた洗浄液吸引手段によって吸引して除去することを特徴とする請求項２記載の洗浄方法。
【請求項４】
内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄装置であって、
少なくとも前記洗浄対象部位の被洗浄面の表面温度が前記洗浄液についてライデンフロスト現象が発生する温度に加熱された前記被洗浄ワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された被洗浄ワークの前記洗浄対象部位に対して前記洗浄液を予め設定された噴射インターバル毎に間歇的に噴射して供給する洗浄液供給手段とを備え、
前記加熱された被洗浄面に前記洗浄液が接触して生じるライデンフロスト現象によって発生した液滴を前記被洗浄面に沿って流動させ、前記被洗浄面に付着した異物を前記液滴によって捕集し、前記異物を捕集した液滴を前記洗浄液が気化した蒸気の流れによって移動させることにより前記洗浄対象部位から排除する異物除去作業を実行し、
先行して供給された洗浄液についての前記異物除去作業が完了した後に、後続して供給される前記洗浄液が噴射されるように設定された前記噴射インターバルに基づいて前記洗浄液供給手段を制御することを特徴とする洗浄装置。
【請求項５】
前記狭隘部は前記被洗浄ワークの表面に開孔した止まり穴の内部であり、前記止まり穴の外部から前記被洗浄面へ洗浄液を噴射して供給する液噴射ノズルを備えたことを特徴とする請求項４記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記被洗浄ワークの表面における前記止まり穴の開孔に近接して設けられ、前記洗浄対象部位の洗浄に用いられて前記開孔から排出される洗浄液を吸引して除去する洗浄液吸引手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に狭隘部位を有する被洗浄ワークを洗浄する洗浄方法および洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などの機械部品の製造工程では、機械加工の後にバリや切り粉、油分など、加工過程において付着した異物を除去するための洗浄が行われる。このような機械部品の洗浄方法として、従来より水系や炭化水素系などの洗浄液に被洗浄ワークを浸漬した状態で超音波振動を作用させて異物を除去する超音波洗浄が広く用いられている。この超音波洗浄では、溝や内部孔などの狭隘部位に対しては洗浄効果が不十分であり、さらにこれらの狭隘部位には洗浄液が残留しやすいことから、このような狭隘部位を有する機械部品を対象とした各種の洗浄装置が用いられるようになっている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に示す例は減圧洗浄装置であり、減圧によって洗浄液の沸点が急激に低下して生じる突沸現象を利用して、袋穴などの狭窄部の異物を除去するようにしている。また特許文献２に示す例においては、袋穴の内部に細長い円筒体からなるノズルを挿入し、ノズルの軸線に対して垂直または斜め方向から気液混合洗浄液を噴射して、袋穴内部を洗浄するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６９７５０号公報
【特許文献２】特開２０００−７０８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで近年、洗浄対象となる機械部品は機能高度化によってより精密度が向上し、これらの精密部品を対象とする洗浄方式においては、従来と比較して格段の洗浄性能が求められるようになっている。例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射系に用いられるノズル部品では、排ガス対策や燃費向上の要請から噴射圧力が高圧化した結果、ノズル孔径は従来と比較して微細化しており、洗浄工程においては極めて微細な残渣まで除去することが要求されるようになっている。しかしながらこのような微細なノズル孔はノズル部品の内部に加工されていることから、従来の洗浄方式では洗浄作用を有効に洗浄対象部位に及ぼすことが困難で、必要とされる十分な洗浄性能を確保することができなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、上述のノズル部品など、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することが可能な洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の洗浄方法は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄方法であって、少なくとも前記洗浄対象部位の被洗浄面の表面温度が前記洗浄液についてライデンフロスト現象が発生する温度に加熱された被洗浄ワークの前記洗浄対象部位に前記洗浄液を供給し、前記加熱された被洗浄面に前記洗浄液が接触して生じるライデンフロスト現象の作用により前記被洗浄面に付着した異物を除去する異物除去工程を含み、前記異物除去工程は、前記洗浄対象部位に対して前記洗浄液を予め設定された噴射インターバル毎に複数回噴射して供給する洗浄液間歇噴射工程と、前記被洗浄面に接触した洗浄液の一部が気化することにより前記被洗浄面に形成された蒸気層を介して前記洗浄液が前記被洗浄面に沿って液滴の状態で流動する状態を発生させる液滴流動状態形成工程と、前記被洗浄面に付着した前記異物を前記液滴によって捕集する異物捕集工程と、前記異物を捕集した液滴を前記洗浄液が気化した蒸気の流れによって移動させることにより前記洗浄対象部位から排除する液滴移動工程とを含み、前記洗浄液間歇噴射工程において、先行して供給された洗浄液についての前記流動状態形成工程、異物捕集工程および液滴移動工程が完了した後に、後続して供給される前記洗浄液が噴射されるように、前記噴射インターバルを設定する。
【０００８】
本発明の洗浄装置は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを洗浄液によって洗浄する洗浄装置であって、少なくとも前記洗浄対象部位の被洗浄面の表面温度が前記洗浄液についてライデンフロスト現象が発生する温度に加熱された前記被洗浄ワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された被洗浄ワークの前記洗浄対象部位に対して前記洗浄液を予め設定された噴射インターバル毎に間歇的に噴射して供給する洗浄液供給手段とを備え、前記加熱された被洗浄面に前記洗浄液が接触して生じるライデンフロスト現象によって発生した液滴を前記被洗浄面に沿って流動させ、前記被洗浄面に付着した異物を前記液滴によって捕集し、前記異物を捕集した液滴を前記洗浄液が気化した蒸気の流れによって移動させることにより前記洗浄対象部位から排除する異物除去作業を実行し、先行して供給された洗浄液についての前記異物除去作業が完了した後に、後続して供給される前記洗浄液が噴射されるように設定された前記噴射インターバルに基づいて前記洗浄液供給手段を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加熱された被洗浄面に洗浄液が接触して生じるライデンフロスト現象の作用により被洗浄面に付着した異物を除去する異物除去工程を、洗浄液を予め設定された噴射インターバル毎に複数回噴射して供給する洗浄液間歇噴射工程と、被洗浄面に形成された蒸気層を介して洗浄液が被洗浄面に沿って液滴の状態で流動する状態を発生させる液滴流動状態形成工程と、被洗浄面に付着した異物を液滴によって捕集する異物捕集工程と、異物を捕集した液滴を洗浄液が気化した蒸気の流れによって移動させることにより洗浄対象部位から排除する液滴移動工程とで構成し、洗浄液間歇噴射工程において、先行して供給された洗浄液についての流動状態形成工程、異物捕集工程および液滴移動工程が完了した後に、後続して供給される洗浄液が噴射されるように、噴射インターバルを設定することにより、異物を洗浄対象部位から排除する液滴移動が洗浄液の噴射によって阻害されることがなく、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態の洗浄装置の構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の洗浄方法における被洗浄ワークの断面図
【図３】本発明の一実施の形態の洗浄装置に用いられる洗浄チャンバーの断面図
【図４】本発明の一実施の形態の洗浄装置に用いられる洗浄液供給用のノズルユニットの構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態の洗浄方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態の洗浄方法を示すタイムチャート
【図７】本発明の一実施の形態の洗浄装置に用いられる洗浄ノズルの構造説明図
【図８】本発明の一実施の形態の洗浄装置の構成説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、本発明の洗浄装置の構成を説明する。図１において洗浄装置１は、洗浄機構２および洗浄機構２において使用される洗浄液を供給する洗浄液供給部６を備えた構成となっている。洗浄機構２は、内部に被洗浄ワークであるノズル部品５を収容して洗浄処理を行う処理室３ａが形成された洗浄チャンバ３を主体としており、処理室３ａの上部は蓋開閉機構４によって駆動される蓋部材３ｂによって開閉自在となっている。ノズル部品５は蓋部材３ｂを開放した状態で処理室３ａ内に搬入され、扉開閉機構４の動作は制御部１８によって制御される。
【００１２】
処理室３ａ内には、ノズル部品５に対してそれぞれ下方および側方から洗浄液を供給するためのノズルユニット７、８が配設されている。ノズルユニット７は下方からノズル部品５に設けられたニードル孔５ｇ（図２参照）に向けて洗浄液を噴射する単一の洗浄ノズル７ａ（液噴射ノズル）を備えており、ノズルユニット８にはノズル部品５の外表面に側方から洗浄液を噴射するための複数の洗浄ノズル８ａが装着されている。処理室３ａ内においてノズル部品５の洗浄対象部位に対して洗浄液１１を供給することにより、後述するようにライデンフロスト現象を応用した洗浄処理が行われる。洗浄液１１としては、ここでは沸点温度が低く蒸発潜熱が小さいＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）などのフッ素系の洗浄液が使用される。もちろん沸点温度や蒸発潜熱などの必要条件を満たすものであれば、炭化水素系の洗浄液など多種類の液体を洗浄液として用いることができる。
【００１３】
洗浄液供給部６は、洗浄チャンバ３の下方に配設されて洗浄処理に使用される洗浄液１１を収容する洗浄液タンク１０を備えており、洗浄液タンク１０内の洗浄液１１は、洗浄液供給管路１２を介して洗浄機構２に供給される。洗浄液供給管路１２には、洗浄液供給ポンプ１３、フィルタ１４が介設されており、洗浄液タンク１０から吸引され洗浄液供給ポンプ１３によって圧送された洗浄液１１はフィルタ１４によって濾過される。
【００１４】
濾過によって固形異物が分離された洗浄液１１は、洗浄液供給管路１２から分岐した液供給管１２ａ、１２ｂを経由し、液供給バルブユニット１５を介してノズルユニット７、８に送給される。液供給バルブユニット１５は開閉バルブ１５ａ、１５ｂを備えており、液供給バルブユニット１５を制御部１８によって制御することにより、ノズルユニット７、８への洗浄液の供給を個別にオンオフすることができる。
【００１５】
ノズルユニット７はエアオペレート機構を内蔵しており、ノズルユニット７にはエア供給源１９から供給される制御操作用のエアは、エア供給バルブユニット１６を介してエア配管１９ａ、１９ｂによってノズルユニット７に供給される。液供給管１２ａを介してノズルユニット７に洗浄液を供給した状態でエア供給バルブユニット１６を制御部１８によって制御することにより、洗浄ノズル７ａからの洗浄液１１の噴射を高速でオンオフすることができるようになっている。ノズル部品５に対して供給され、洗浄処理に使用された後の洗浄液１１は、洗浄チャンバ３の下部に設けられた液回収部３ｃを介して洗浄液タンク１０内に回収される。
【００１６】
洗浄チャンバ３の上方には処理室３ａの内部を加熱するためのハロゲンランプ１７が配設されている。蓋部材３ｂを開放した状態でドライバ１７ａによってハロゲンランプ１７を作動させることにより、処理室３ａ内にはハロゲン光が照射され、これにより処理室３ａの内部が加熱され、ノズル部品５が昇温する。本実施の形態においては、制御部１８によってドライバ１７ａを制御することにより、ノズル部品５の洗浄対象部位の表面温度が、使用される洗浄液１１についてライデンフロスト現象が発生するための温度より高くなるように加熱条件を設定する。
【００１７】
ここで図２を参照して、ノズル部品５の詳細構造を説明する。ノズル部品５はディーゼルエンジンの燃料噴射系に用いられるＤＤＬ型のインジェクションノズルである。ノズル部品５は、それぞれ径寸法の異なる３つの円筒部５ａ、５ｂ、５ｃを有する段付形状となっており、円筒部５ａ、５ｂ、５ｃの内部には、円筒部５ａの端面に開口した開孔５ｅおよび開孔５ｅから内部に連通して形成された空隙部５ｆ、ニードル孔５ｇなどの狭隘部が設けられている。
【００１８】
ニードル孔５ｇの端部は円筒部５ｃの先端に設けられた突部５ｄまで到達しており、ニードル孔５ｇには燃料噴射を制御するノズルニードルが嵌合し、突部５ｄにはニードル孔５ｇと連通して外部へ開孔した噴射孔５ｉが設けられている。ノズル部品５は、コモンレールシステムの燃料噴射系に用いられるものであり、噴射圧力が高いことから、噴射孔５ｉは内径が１００μｍ程度の微細孔となっている。また円筒部５ａの端面と空隙部５ｆの間には、燃料供給用の細孔５ｈが設けられている。
【００１９】
このようなノズル部品５を対象とした洗浄においては、開孔５ｅから奥部の空隙部５ｆ、ニードル孔５ｇを主な洗浄対象部位とし、被洗浄面であるニードル孔５ｇの内表面５ｊに付着した極めて微細な異物を完全に除去することが求められる。本実施の形態においては、前工程で脱脂や粗ゴミ除去を目的とした粗洗浄工程が行われ所定の予熱温度まで加熱されたノズル部品５を対象として、上述のライデンフロスト現象を応用した洗浄処理が仕上げ洗浄として行われる。すなわち洗浄装置１は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークとしてのノズル部品５を、洗浄液によって高い洗浄品質で洗浄する用途に用いられるものである。
【００２０】
次に図３を参照して、洗浄機構２の構造を説明する。洗浄チャンバ３は上部が開口し下部が円錐状に絞られた円筒形状の部材であり、上方の開口部は蓋部材３ｂによって開閉される。図１に示す蓋開閉機構４の構成例を説明する。蓋部材３ｂの中央には軸部材４ｄが結合されており、軸部材４ｄは連結部材４ｃを介してエアアクチュエータ４ａのロッド４ｂに連結されている。エアアクチュエータ４ａを昇降駆動することにより連結部材４ｃが昇降し（矢印ａ）、これにより蓋部材３ｂが洗浄チャンバ３から昇降する。蓋部材３ｂが上昇した状態でエアアクチュエータ４ａを回転駆動することにより、連結部材４ｃがロッド４ｂの軸廻りに回転し（矢印ｂ）、これにより蓋部材３ｂは洗浄チャンバ３の上方から水平方向に離脱し、処理室３ａが開放された状態となる。蓋部材３ｂの上面には複数の蓋クランプ機構４ｅが設けられており、蓋部材３ｂが洗浄チャンバ３の上面に装着された状態で蓋クランプ機構４ｅを作動させることにより、蓋部材３ｂは洗浄チャンバ３の本体にクランプされ、処理室３ａの上方が閉塞される。
【００２１】
処理室３ａ内においてノズル部品５を保持するワーク保持機構２０について説明する。洗浄チャンバ３の一方側の側面にはベアリングを内蔵した軸受けブロック２１が固着されており、軸受けブロック２１は洗浄チャンバ３を貫通して水平姿勢で配設された回転軸２２を回転自在に支持する。回転軸２２には同軸の駆動ロッド２３が相互に回転自在にまた水平方向に摺動自在に挿通している。回転軸２２が処理室３ａ内に突出した一端部にはクランプ機構２４が結合されており、クランプ機構２４にはノズル部品５を側面からクランプして把持するためのクランプ部材２５が装着されている。
【００２２】
回転軸２２にはプーリ２６が結合されており、プーリ２６とモータ２９の回転軸２９ａに結合されたプーリ２８にはベルト２７が調帯されている。モータ２９を駆動することにより回転軸２２が回転し（矢印ｃ）、これにより、クランプ部材２５によって把持されたノズル部品５が垂直面内で回動する。このノズル部品５の回動は、ノズル部品５を水平面と所定の傾斜角（ここでは９０°）をなす傾斜面内で移動させることにより、ノズル部品５の洗浄対象部位であるニードル孔５ｇを傾斜姿勢にするために行われる。
【００２３】
回転軸２２を挿通して設けられた駆動ロッド２３の一端部はクランプ機構２４に結合されており、駆動ロッド２３の他端部は回転接手３１を介してシリンダ３０のロッド３０ａに結合されている。シリンダ３０を駆動することにより駆動ロッド２３が往復動し（矢印ｄ）、これによりクランプ機構２４が駆動されて、２つのクランプ部材２５がノズル部品５をクランプして把持するための開閉動作を行う。
【００２４】
洗浄処理は、ノズル部品５がクランプ部材２５によってクランプされた状態で行われる。この洗浄処理において、洗浄液１１はノズル部品５に対して下方からノズルユニット７の洗浄ノズル７ａによって噴射され、側方からノズルユニット８の洗浄ノズル８ａによって噴射される。このとき、洗浄ノズル７ａは、ニードル孔５ｇ内に洗浄液１１が供給されるよう、ノズル部品５における開孔５ｅの位置に対応して配置され、洗浄ノズル８ａはノズル部品５の側面における洗浄対象部位の位置に応じて配置される。
【００２５】
この洗浄処理においては、前工程で予め処理温度まで加熱されたノズル部品５を対象とし、ニードル孔５ｇの内部の内表面５ｊなど加熱された被洗浄面に洗浄液１１を供給して接触させ、この洗浄液１１と被洗浄面との接触によってライデンフロスト現象を発生させる。そしてライデンフロスト現象により発生した液滴を被洗浄面に沿って流動させ、被洗浄面に付着した異物をこれらの液滴によって捕集して、洗浄対象部位であるニードル孔５ｇの内部から液滴ごと除去するようにしている。本実施の形態においては、後述するように、洗浄液１１を被洗浄面に供給するための噴射をノズルユニット７によって予め設定された所定のインターバルで間歇的に行うようにしている。これにより、異物を捕集した液滴のニードル孔５ｇからの排出が、後続して噴射される洗浄液１１によって阻害されることを防止することができる。
【００２６】
上記構成において、ワーク保持機構２０は少なくとも洗浄対象部位の被洗浄面の表面温度が洗浄液１１についてライデンフロスト現象が発生する温度に加熱された被洗浄ワークであるノズル部品５を保持する保持手段となっている。そして前述の洗浄液供給部６および以下に説明するノズルユニット７は、この保持手段に保持された被洗浄ワークであるノズル部品５の洗浄対象部位に対して洗浄液１１を予め設定された噴射インターバル毎に間歇的に噴射して供給する洗浄液供給手段となっている。さらにワーク保持機構２０は、ノズル部品５を水平面と所定の傾斜角をなす傾斜面内で移動させることにより洗浄対象部位を傾斜姿勢にするワーク移動手段として機能する。
【００２７】
ここで図４を参照して、ノズルユニット７の構造および機能を説明する。前述のように、ここでは洗浄液１１の噴射を予め設定された噴射インターバル毎に間歇的に行うことから、噴射動作のタイミングを任意に制御可能なエアオペレート機構を備えたノズルユニット７を採用している。本実施の形態においては、ノズルユニット７に対してエア供給バルブユニット１６から出力される操作エアを制御部１８によって制御することにより、洗浄ノズル７ａから洗浄液１１が噴射される噴射継続時間および噴射インターバルを、洗浄対象に応じて適宜設定するようにしている。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、ノズルユニット７は略円筒形状の本体部７ｂから洗浄ノズル７ａを延出させた構成となっており、本体部７ｂの側面には洗浄液供給用の液供給管１２ａおよびパイロットエア供給用のエア配管１９ａ、１９ｂが接続されている。洗浄ノズル７ａの先端部に開孔したノズル孔７ｃは、本体部７ｂの内部に設けられた内部摺動孔７ｅと連通しており、ノズル孔７ｃと内部摺動孔７ｅとの境界部は、以下に説明するバルブプランジャ３２によって開閉されるバルブシート７ｄとなっている。内部摺動孔７ｅは内径が内部摺動孔７ｅよりも大きいエア駆動摺動孔７ｆと連通しており、内部摺動孔７ｅ、エア駆動摺動孔７ｆには、バルブプランジャ３２がスライド自在に装着されている。
【００２９】
バルブプランジャ３２は、先端部にバルブシート７ｄと接離するシール部３２ｂが設けられたバルブシャフト３２ａに、内部摺動孔７ｅに嵌合してスライドするスライドガイド３２ｃおよびエア駆動摺動孔７ｆに嵌合してスライドするピストン３２ｄを一体に設けた構成となっている。ピストン３２ｄはスプリング３３によって常に矢印ｆ方向、すなわちシール部３２ｂをバルブシート７ｄに押しつける方向に付勢されている。
【００３０】
内部摺動孔７ｅには液供給管１２ａが接続されており、液供給管１２ａから洗浄液１１を供給することにより（矢印ｅ）、内部摺動孔７ｅ内には洗浄液１１が流入する。ピストン３２ｄが嵌合した状態においてエア駆動摺動孔７ｆは第１気室７ｇ、第２気室７ｈに仕切られ、第１気室７ｇ、第２気室７ｈにはそれぞれエア配管１９ａ、１９ｂが接続されている。図４（ａ）に示す状態においては、スプリング３３の付勢力によってシール部３２ｂがバルブシート７ｄに押しつけられることにより、内部摺動孔７ｅの内部とノズル孔７ｃとは遮断されており、液供給管１２ａから供給された洗浄液１１はノズル孔７ｃから噴射されない。
【００３１】
洗浄液を噴射する場合には、エア供給バルブユニット１６（図１）を作動させて、図４（ｂ）に示すように、エア配管１９ａから操作エアを供給して（矢印ｇ）第１気室７ｇ内を加圧する。これによりピストン３２ｄがスプリング３３の付勢力に抗して押圧され、バルブプランジャ３２が矢印ｉ方向にスライドしてシール部３２ｂがバルブシート７ｄから離隔する。これにより、液供給管１２ａから供給される洗浄液１１は内部摺動孔７ｅ、ノズル孔７ｃを介して洗浄ノズル７ａの先端部から噴射される（矢印ｊ）。噴射を停止する場合には、エア供給バルブユニット１６を作動させて、エア配管１９ｂから操作エアを供給する（矢印ｈ）ことにより速やかに図４（ａ）に示す状態に戻り、ノズル孔７ｃからの洗浄液１１の噴射が停止する。
【００３２】
次に図５、図６を参照して、洗浄装置１を用いてノズル部品５を洗浄液１１によって洗浄する洗浄方法について説明する。なお図５においては、ノズル部品５においてニードル孔５ｇのみを示してその他の部分の詳細の図示を省略している。図５（ａ）は、洗浄装置１による洗浄処理の前のノズル部品５の断面を示している。ここでは前工程にて炭化水素系の洗浄液を用いて実行された粗洗浄工程後の状態、すなわち機械加工にて生じて残留付着した切り粉の除去や脱脂を目的とする洗浄が行われた後のノズル部品５のニードル孔５ｇ内の状態を示しており、被洗浄面である内表面５ｊには、粗洗浄で除去されずに残留した微細な異物３８が付着している。
【００３３】
この状態において、ノズル部品５は少なくとも内表面５ｊの表面温度が予め設定された処理温度以上となるように加熱されている。この処理温度は、使用される洗浄液１１について、ライデンフロスト現象が発生する温度である。例えば、洗浄液１１としてＨＦＣを用いる場合には、処理温度は９０℃以上に設定される。この処理温度の設定は、種々の加熱条件で対象となるノズル部品５を実際に昇温させ、当該種類の洗浄液１１についてライデンフロスト現象が発生するか否かを観察によって確認する条件出し作業の結果に基づいて決定される。
【００３４】
図５（ｂ）は、ノズル部品５をクランプ部材２５によってクランプすることにより処理室３ａ内にノズル部品５がセットされ、洗浄ノズル７ａによって開孔５ｅに対して洗浄液１１を噴射した状態を示している。この洗浄液１１の噴射により、ニードル孔５ｇ内には液滴１１ａが進入し、被洗浄面である内表面５ｊに接触し、さらにニードル孔５ｇの奥部まで到達する。なお洗浄ノズル７ａによる洗浄液１１の噴射に際しては、ニードル孔５ｇ内に過大な量の洗浄液１１が供給されてライデンフロスト現象の発生が阻害されることのないよう、洗浄ノズル７ａのノズル形態、ノズルサイズ、噴射圧力が設定される。
【００３５】
このように洗浄液１１が供給された状態において、ノズル部品５は予め加熱されて内表面５ｊの表面温度は洗浄液１１についてライデンフロスト現象が発生する温度となっていることから、洗浄液１１は内表面５ｊに直接接触せず、図５（ｃ）に示すように、内表面５ｊに接触した一部が急速に気化することにより被洗浄面に形成された蒸気層１１ｂを介して、間接的に内表面５ｊに接触する。この状態において蒸気層１１ｂは断熱層として作用することから内表面５ｊから液滴１１ａへの伝熱が阻害される。これにより、洗浄液１１の気化が進行せずに表面張力によって液滴１１ａの状態を保ち、これらの液滴１１ａは内表面５ｊに沿って流動する。
【００３６】
このとき、ニードル孔５ｇの奥部に接触した洗浄液１１が部分的に蒸発した蒸気は、ニードル孔５ｇの奥部から開孔５ｅに向かう流れとなり、この流れによって液滴１１ａは開孔５ｅに向かって移動する。そしてこの液滴１１ａの流動過程において、図５（ｄ）に示すように、内表面５ｊに付着した異物３８は液滴１１ａの表面張力によって捕捉・捕集され、液滴１１ａと共に移動する。そして図５（ｅ）に示すように、このようにして異物３８を捕集した液滴１１ａが開孔５ｅから外部に排出されることにより、内表面５ｊに付着した状態で残留した異物３８はニードル孔５ｇから除去される。この液滴１１ａの排出は、液滴１１ａが部分的に蒸発した蒸気の流れによる流動と共に、ノズル部品５を垂直面内で回動させてニードル孔５ｇを下向きにして液滴１１ａを重力によって落下流動させることによって行われる。
【００３７】
すなわち本実施の形態に示す洗浄装置においては、加熱された被洗浄面である内表面５ｊに洗浄液１１が接触して生じるライデンフロスト現象によって発生した液滴１１ａを内表面５ｊに沿って流動させ、内表面５ｊに付着した異物３８を液滴１１ａによって捕集し、異物３８を捕集した液滴１１ａを洗浄液１１が気化した蒸気の流れによって移動させることにより、洗浄対象部位から排除する異物除去作業を実行する。
【００３８】
そして上述の洗浄方法は、少なくとも洗浄対象部位であるニードル孔５ｇの被洗浄面の表面温度が洗浄液１１についてライデンフロスト現象が発生する温度に加熱された被洗浄ワークであるノズル部品５の洗浄対象部位に洗浄液１１を供給し、加熱された被洗浄面に洗浄液１１が接触して生じるライデンフロスト現象の作用により、被洗浄面に付着した異物３８を除去する異物除去工程を含む形態となっている。そしてここでは、洗浄対象部位に含まれる狭隘部は、被洗浄ワークであるノズル部品５の表面に開孔した止まり穴であるニードル孔５ｇの内部であり、ニードル孔５ｇ外部から開孔５ｅを介して被洗浄面へ洗浄液１１を噴射して供給するようにしている。
【００３９】
本実施の形態では、この異物除去行程において、洗浄液１１のニードル孔５ｇ内への噴射を間歇的に複数回行うようにしていることから、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す工程が複数回反復される。図６は、このような形態で行われる異物除去工程の構成をタイムチャートの形で示したものである。すなわち本実施の形態における異物除去工程は、ノズルユニット７によって洗浄液１１を予め設定された噴射継続時間Ｔ１だけ噴射する都度、図５（ｂ）〜図５（ｅ）の工程を実行する単位工程１，２，・・により構成される。
【００４０】
単位工程１，２・・においては、図６に示すように、洗浄対象部位に対して洗浄液１１を予め設定された噴射インターバルＴ２毎に複数回噴射して供給する洗浄液間歇噴射工程Ａ１，Ａ２・・（図５（ｂ）、（ｃ））と、被洗浄面に接触した洗浄液１１の一部が気化することにより被洗浄面に形成された蒸気層１１ｂを介して洗浄液１１が被洗浄面に沿って液滴１１ａの状態で流動する状態を発生させる液滴流動状態形成工程Ｂ１，Ｂ２・・（図５（ｃ））と、被洗浄面に付着した異物３８を前記液滴によって捕集する異物捕集工程Ｃ１，Ｃ２・・（図５（ｄ））と、異物３８を捕集した液滴１１ａを洗浄液１１が気化した蒸気の流れによって移動させることにより洗浄対象部位から排除する液滴移動工程Ｄ１，Ｄ２・・（図５（ｅ））とが実行される。なお洗浄液間歇噴射工程、液滴流動状態形成工程、異物捕集工程および液滴移動工程は、時間的に画然と区分されるものではなく、洗浄液１１の噴射を起点として、後続する複数の工程が部分的に同時並行して進行するものである。
【００４１】
ここで、洗浄液間歇噴射工程Ａにおける噴射インターバルＴ２は、先行して供給された洗浄液１１についての液滴流動状態形成工程、異物捕集工程および液滴移動工程が完了した後に、後続して供給される洗浄液１１が噴射されるように設定される。すなわち、図６に示すように、単位工程１における最終の工程である液滴移動工程Ｄ１が完了した後に、単位工程２の洗浄液間歇噴射工程Ａ２が開始されるように、噴射インターバルＴ２が設定される。
【００４２】
そしてこのようにして設定された噴射インターバルＴ２に基づいて、制御部１８が液供給バルブユニット１５，エア供給バルブユニット１６を制御することにより、上述の異物除去工程が実行される。これにより、異物３８を捕集した液滴１１ａの排出が後続して供給される洗浄液１１によって阻害されることがなく、ニードル孔５ｇなどの止まり穴（例えば直径４ｍｍ、深さ４０ｍｍ程度）を対象として、良好な洗浄結果を確保することができる。噴射継続時間Ｔ１としては、０．０３秒〜０．１秒、噴射インターバルＴ２としては、０．１秒〜０．５秒程度が望ましい。そして単位工程の反復サイクル数は、３回程度に設定される。
【００４３】
なお本実施の形態に示すノズル部品５のように、洗浄対象部位としての止まり穴であるニードル孔５ｇが１つのみである場合には、予めニードル孔５ｇの開孔５ｅが下向きになるようにセットすれば、ノズル部品５を回動させる必要はない。これに対し、洗浄対象部位としての止り穴が異なる方向に複数設けられた被洗浄ワークを対象とする場合には、これらの止り穴の開孔が順次下向きとなるように被洗浄ワークを回動させる。この被洗浄ワークの移動の形態としては、洗浄対象部位を傾斜姿勢にすることが可能な形態であれば、垂直面内での回動以外にも傾斜面内での回動や、水平軸廻りの揺動など、各種の動作パターンを選定することができる。
【００４４】
また上記実施の形態においては、ノズル部品５を前工程において予め所定の処理温度まで加熱しておき、さらにハロゲンランプ１７によってハロゲン光を照射してさらにノズル部品５を加熱することにより、ノズル部品５をライデンフロスト現象が発生する温度に保持するようにしているが、上述の異物除去工程においてクランプ部材２５に把持されて保持されたノズル部品５に加熱手段によって熱を供給して加熱し、少なくともニードル孔５ｇの内表面５ｊをライデンフロスト現象が発生する温度に保持するようにしてもよい。この加熱手段としては、ノズル部品５に直接接触して保持するクランプ部材２５を介して、電気ヒータなどの熱源からの熱をノズル部品５に伝達する方法を用いることができる。
【００４５】
なおノズル部品５のニードル孔５ｇの内部を洗浄対象とする場合のように、洗浄対象の狭隘部が被洗浄ワークの表面に開孔した止まり穴の内部であるような場合には、図７に示すノズルユニット７に、液滴吸引用部材３４を付加した構成の洗浄ノズルを用いることができる。液滴吸引用部材３４は開孔５ｅに対向して近接する位置に設けられた吸引用開口３４ａを備えており、吸引用開口３４ａは吸引路３４ｂを介して吸引装置３５に接続されている。吸引装置３５としては、エダクタなど液体を吸引可能なものがもちいられ、吸引装置３５を駆動することにより吸引用開口３４ａから吸引する。洗浄ノズル７ａから液滴１１ａを吐出しながらニードル孔５ｇの内部を洗浄する際に吸引装置３５を駆動することにより、ニードル孔５ｇ内を洗浄した後に開孔５ｅから排出される液滴１１ａは、吸引用開口３４ａから周囲の空気と共に吸引される。
【００４６】
すなわち、洗浄ノズル７ａに設けられた吸引用開口３４ａおよび吸引装置３５は、ノズル部品５の表面におけるニードル孔５ｇの開孔５ｅに近接して設けられ、ニードル孔５ｇの洗浄に用いられて開孔５ｅから排出される洗浄液を吸引して除去する洗浄液吸引手段となっている。このような洗浄液吸引手段を備えることにより、開孔５ｅから排出される異物を含んだ液滴１１ａがノズル部品５の外面に再付着して汚染することが防止される。
【００４７】
また、図１に示す洗浄装置１に換えて、図８の洗浄装置１Ａに示すような構成を用いてもよい。洗浄装置１Ａは、洗浄装置１に加えて処理室３ａ内を真空排気する真空排気部４０を備えることにより、減圧下での洗浄処理を可能としたものである。図８に示すように、液回収部３ｃは開閉バルブ３７によって開閉可能な排液タンク３６に接続されており、開閉バルブ３７を閉にした状態では排液タンク３６は外部と遮断され、処理室３ａは外部に対して密閉状態となる。処理室３ａ内を密閉した状態で洗浄処理に使用された洗浄液１１は、排液タンク３６内に一時的に貯留される。排液タンク３６内に貯留された洗浄液１１は、開閉バルブ３７を開にすることにより下方の洗浄液タンク１０に回収される。
【００４８】
真空排気部４０の構成を説明する。洗浄チャンバ３につなぎ込まれた排気管４１は開閉バルブ４２を介してコンデンサ４３と接続され、さらにキャッチャータンク４５に接続されている。コンデンサ４３の内部には、冷却器４４によって冷却水が循環し処理室３ａからの排気中の蒸気を液化することができる。キャッチャータンク４５の内部は開閉バルブ４６を介して排気ポンプ４７に接続されており、さらにキャッチャータンク４５は開閉バルブ４８を介して接続された液回収管４９と連通している。排気ポンプ４７、開閉バルブ４２，４６，４８は、制御部１８によって制御される。
【００４９】
開閉バルブ４２を開にし開閉バルブ４８を閉にした状態で、排気ポンプ４７を駆動することにより、キャッチャータンク４５、コンデンサ４３、排気管４１を介して処理室３ａ内が真空排気されて減圧される。これにより、ノズル部品５を対象とした洗浄処理を減圧下の条件で行うことができる。このとき、吸引された気液混合状態の洗浄液１１はコンデンサ４３によって凝縮されて液化し、キャッチャータンク４５に貯留される。洗浄サイクルが終了した後に開閉バルブ４８を開放することにより、キャッチャータンク４５内に貯留された洗浄液１１は洗浄液タンク１０に回収される。
【００５０】
このように、処理室３ａ内における洗浄処理を減圧下で行うことにより、洗浄液１１の沸点温度を低下させることができ、より低温条件で洗浄を行うことができ、ライデンフロスト現象をより好ましい条件で発生させることが可能となるとともに、ライデンフロスト現象による洗浄効果に加えて、洗浄対象部位となる止まり穴の内部で洗浄液が突沸することによる異物除去効果を得ることができる。なお処理室３ａ内を減圧する場合の目標圧力や減圧を開始するタイミングは、使用する洗浄液１１の種類や被洗浄ワークの形状等に応じて最適な洗浄結果を与える条件を実証的に求める条件出し作業の結果によって決定される。
【００５１】
また上述例においては、被洗浄ワークがディーゼルエンジンの燃料噴射系に用いられるＤＤＬ型のノズル部品５である場合を示したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、洗浄対象部位となる狭隘部を有するものであれば、より複雑な形状を有する部品であってもよい。また、狭隘部以外のワーク外面など平面形状の洗浄対象部位においても、同様にライデンフロスト現象を応用した液滴の異物捕集作用による洗浄処理を適用することができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の洗浄方法および洗浄装置は、内部に形成された狭隘部を洗浄対象部位に含む被洗浄ワークを対象として、十分な洗浄性能を確保することができるという特徴を有し、自動車部品などの精密加工部品の洗浄の用途に有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１Ａ  洗浄装置
２  洗浄機構
３  洗浄チャンバ
３ａ  処理室
３ｂ  蓋部材
５  ノズル部品
５ｇ  ニードル孔
５ｊ  内表面
６  洗浄液供給部
７、８  ノズルユニット
１０  洗浄液タンク
１１  洗浄液
１１ａ  液滴
１１ｂ  蒸気層
１２  洗浄液供給管路
１７  ハロゲンランプ
２０  ワーク保持機構
２４  クランプ機構
２５  クランプ部材
３８  異物
Ｔ１  噴射継続時間
Ｔ２  噴射インターバル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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